(57)【要約】  本発明は、内燃機関の異常燃焼をコストの掛からない簡易な手段にて検出可能にすることを課題とする。  このため、本発明が提供する異常燃焼検出装置は、異常燃焼を検出するための手段として直噴インジェクタを利用する。この異常燃焼検出装置に関係する直噴インジェクタは、ノズルボディの先端にサック室が設けられていて、サック室と燃焼室とを連通させるように噴孔が形成されている。そして、ノズルボディの内部にはニードルが収容され、このニードルによってサック室が開閉されることで、燃焼室内に燃料が直に噴射されるようになっている。異常燃焼検出装置は、ニードルの閉位置からのリフトを例えばセンサによって検出し、直噴インジェクタの非作動時にニードルのリフトが検出されたことをもって、燃焼室内において異常燃焼が発生したと判定する。
2011121771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルボディの先端に設けられたサック室と、前記サック室と燃焼室とを連通させる噴孔と、前記ノズルボディの内部に収容されて前記サック室を開閉するニードルとを有し、前記燃焼室内に燃料を直に噴射する直噴インジェクタと、
前記ニードルの閉位置からのリフトを検出するリフト検出手段と、
前記直噴インジェクタの非作動時に前記ニードルのリフトが検出されたことをもって、前記燃焼室内において異常燃焼が発生したと判定する異常燃焼判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の異常燃焼検出装置。
【請求項２】
ノズルボディの先端に設けられたサック室と、前記サック室と燃焼室とを連通させる噴孔と、前記ノズルボディの内部に収容されて前記サック室を開閉するニードルとを有し、前記燃焼室内に燃料を直に噴射する直噴インジェクタを備える内燃機関の制御装置において、
前記ニードルの閉位置からのリフト量を計測するリフト量計測手段と、
前記直噴インジェクタの非作動時に前記ニードルがリフトした場合、前記直噴インジェクタによる次回サイクルでの燃料噴射量を前記ニードルのリフト量に応じて増量する燃料噴射量補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射量補正手段は、
前記サック室から前記ノズルボディの内部へ逆流した燃料量を前記ニードルのリフト量から算出する逆流燃料量算出手段と、
逆流燃料量から燃料噴射量の補正量を決定する補正量決定手段と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記直噴インジェクタの非作動時に前記ニードルがリフトした場合、前記直噴インジェクタに供給される燃料圧力を前記ニードルのリフト量に応じて上昇させる燃料圧力補正手段、
をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記直噴インジェクタの非作動時に前記ニードルがリフトした場合、前記サック室から前記ノズルボディの内部へ逆流した燃料量を前記ニードルのリフト量から算出する逆流燃料量算出手段と、
逆流燃料量の算出値が前記サック室の容積を超える場合、前記直噴インジェクタによる次回サイクルでの燃料噴射回数を増やす燃料噴射回数補正手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関は、吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタをさらに備え、
前記制御装置は、
前記直噴インジェクタの非作動時に前記ニードルがリフトし、且つ、前記ニードルがリフトした状態が続く場合、前記直噴インジェクタによる燃料噴射を停止して前記ポートインジェクタによる燃料噴射に切り替えるインジェクタ切替手段と、
前記直噴インジェクタによる燃料噴射から前記ポートインジェクタによる燃料噴射に切り替えられている間、前記直噴インジェクタに供給される燃料圧力を最大圧力と最小圧力との間で交互に変化させる燃料圧力制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の異常燃焼を検出する異常燃焼検出装置と、異常燃焼の検出結果を内燃機関の制御にフィードバックすることのできる制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の異常燃焼を検出する技術としては、例えば、特開２００９−３０５４５号公報に開示された技術が知られている。この技術は、燃焼室のイオンに起因するイオン電流を検出し、イオン電流の変化から異常燃焼が発生したかどうか判定するものである。しかし、この従来技術は、イオン電流検出回路という複雑でコストの掛かる要素を必要とする。このため、コストの面において十分に満足のゆくものとは言えなかった。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、内燃機関の異常燃焼をコストの掛からない簡易な手段にて検出可能にすることを課題とする。そして、そのような課題を達成するために、本発明は、次のような内燃機関の異常燃焼検出装置を提供する。
【０００４】
本発明が提供する異常燃焼検出装置は、異常燃焼を検出するための手段として直噴インジェクタを利用する。この異常燃焼検出装置に関係する直噴インジェクタは、ノズルボディの先端にサック室が設けられていて、サック室と燃焼室とを連通させるように噴孔が形成されている。そして、ノズルボディの内部にはニードルが収容され、このニードルによってサック室が開閉されることで、燃焼室内に燃料が直に噴射されるようになっている。異常燃焼検出装置は、ニードルの閉位置からのリフトを検出し、直噴インジェクタの非作動時にニードルのリフトが検出されたことをもって、燃焼室内において異常燃焼が発生したと判定する。
【０００５】
以上のように構成される異常燃焼検出装置によれば、直噴インジェクタという既存の設備を利用することができるために、コストを掛けることなく異常燃焼の検出が可能となる。なお、ニードルのリフトを検出する手段としては、ニードルのリフト動作によって信号を発するセンサやスイッチを用いることができる。ニードルのリフト量に応じて出力信号が変わるセンサであってもよい。これらについても直噴インジェクタ内に元から装備されているのであれば、それを利用することによってコスト増を回避することができる。また、新たに設ける必要がある場合でも、従来技術のようなイオン電流検出回路に比較すれば、その設置に掛かるコストは高くはない。
【０００６】
さらに、本発明は、上述の異常燃焼検出装置の機能を組み込んだ次のような内燃機関の制御装置を提供する。
【０００７】
本発明が提供する制御装置は、直噴インジェクタを備える内燃機関を制御対象とする。この制御装置に関係する直噴インジェクタは、ノズルボディの先端にサック室が設けられていて、サック室と燃焼室とを連通させるように噴孔が形成されている。そして、ノズルボディの内部にはニードルが収容され、このニードルによってサック室が開閉されることで、燃焼室内に燃料が直に噴射されるようになっている。制御装置は、センサ等の手段によってニードルの閉位置からのリフト量を計測し、直噴インジェクタの非作動時にニードルがリフトした場合は、当該直噴インジェクタによる次回サイクルでの燃料噴射量をニードルのリフト量に応じて増量する燃料噴射量補正を実行する。
【０００８】
異常燃焼により筒内圧が上昇してニードルがリフトすると、サック室からノズルボディの内部への燃料の逆流によってサック室内の燃料量は減少する。その状態で次回サイクルの燃料噴射が通常通りに実行された場合、サック室内の燃料量の減少分だけ燃料不足が生じ、空燃比がリーン化してしまう可能性がある。空燃比のリーン化は次々回サイクルでの異常燃焼の発生を助長する。しかし、以上のように構成される制御装置によれば、ニードルのリフト量に応じた燃料噴射量の増量により、異常燃焼の発生後の次回サイクルで起こりうる空燃比のリーン化を防止することができる。つまり、異常燃焼が繰り返し発生することを防止することができる。
【０００９】
制御装置による燃料噴射量補正の方法としては、サック室からノズルボディの内部へ逆流した燃料量を算出し、逆流燃料量から燃料噴射量の補正量を決定することが好ましい。逆流燃料量はニードルのリフト量から算出することができる。ニードルのリフト量によって弁部の流路断面積が決まり、また、逆流の原動力となる筒内圧力と燃料圧力との差圧はニードルのリフト量と相関しているからである。
【００１０】
また、本発明の別の態様では、制御装置は、直噴インジェクタの非作動時にニードルがリフトした場合、直噴インジェクタに供給される燃料圧力をニードルのリフト量に応じて上昇させる燃料圧力補正を実行する。前述の燃料噴射量補正を併せて実行するようにしてもよい。
【００１１】
この態様によれば、燃料圧力の上昇によってニードルのシール保持力が高まるので、次回サイクル以降においてニードルのリフトによるサック室からノズルボディ内部への燃料の逆流を防止することができる。燃料の逆流が防止されることで、ニードルのリフトが原因で生じる空燃比のリーン化と、それにより惹起される異常燃焼の繰り返しを防ぐことが可能となる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様では、制御装置は、直噴インジェクタの非作動時にニードルがリフトした場合、サック室からノズルボディの内部へ逆流した燃料量をニードルのリフト量から算出する。そして、制御装置は、逆流燃料量の算出値がサック室の容積を超える場合、当該直噴インジェクタによる次回サイクルでの燃料噴射回数を増やす燃料噴射回数補正を実行する。この燃料噴射回数補正は、前述の燃料噴射量補正や燃料圧力補正と併せて実行することもできる。
【００１３】
サック室の容積が逆流燃料量の最大値であることから、逆流燃料量の算出値がサック室の容積を超える場合には燃焼室内の既燃ガスがノズルボディの内部に流入したことになる。その状態で次回サイクルの燃料噴射が通常通りに実行された場合、燃料噴射量の極度の不足によって空燃比が大きくリーン化する可能性がある。空燃比のリーン化はさらに次のサイクルでの異常燃焼の発生を助長する。しかし、上述の態様によれば、次回サイクルでの燃料噴射回数を増やすことで、直噴インジェクタ内に流入したガスを排出しつつ、所望の量の燃料を噴射することが可能となる。これにより、異常燃焼の発生後の次回サイクルで起こりうる空燃比のリーン化と、それにより惹起される異常燃焼の繰り返しを防止することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様では、制御装置は、直噴インジェクタとポートインジェクタとを備える内燃機関を制御対象とする。制御装置は、直噴インジェクタの非作動時にニードルがリフトし、且つ、その状態が続く場合、直噴インジェクタによる燃料噴射を停止してポートインジェクタによる燃料噴射に切り替えるインジェクタ切替を実行する。また、制御装置は、直噴インジェクタによる燃料噴射からポートインジェクタによる燃料噴射に切り替えられている間、直噴インジェクタに供給される燃料圧力を最大圧力と最小圧力との間で交互に変化させる燃料圧力制御を実行する。
【００１５】
ニードルのリフトにより燃料の逆流が起きた場合、噴孔付近に付着していたデポジットが流れ込み、ニードルとその着座部との間に噛み込まれてしまう可能性がある。しかし、上述の態様によれば、燃料圧力を最大圧力と最小圧力との間で交互に変化させてニードルを上げ下げすることで、間に挟まったデポジットを噛み切って外すことができる。また、その間はポートインジェクタによる燃料噴射に切り替えられるので、燃料圧力制御の影響によって空燃比が荒れることは防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態の制御装置が適用される内燃機関の直噴インジェクタの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の制御装置による異常燃焼に対応したエンジン制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態において行われる異常燃焼判定のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】異常燃焼の発生時における筒内圧力の変化と、それによって生じるニードルのリフト量の変化を示すクランク角度線図である。
【図５】筒内圧力とセンサ出力との関係を示す図である。
【図６】異常燃焼の発生時における筒内圧の挙動を示すサイクル線図である。
【図７】本発明の実施の形態において行われる燃料噴射量補正のルーチンを示すフローチャートである。
【図８】筒内圧力と単位時間当たりの燃料の逆流量との関係を示す図である。
【図９】異常燃焼の発生時における筒内圧力の変化の一例を示すクランク角度線図である。
【図１０】図９に示す例で生じる燃料の吹き戻し量のクランク角度による変化を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態において行われる燃料圧力補正のルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態において行われる燃料圧力補正の内容について説明するためのサイクル線図である。
【図１３】本発明の実施の形態において行われる燃料噴射回数補正のルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態において行われるインジェクタ切替と燃料圧力制御の内容について説明するためのサイクル線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明が適用された内燃機関（以下、エンジン）の制御装置の一つの実施の形態について、図１乃至図１４の各図を参照して説明する。
【００１８】
本実施の形態の制御装置は、燃焼室内に直に燃料を噴射する直噴インジェクタ（高圧インジェクタ）と、吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタ（低圧インジェクタ）とを備えるデュアルインジェクションタイプの火花点火式エンジンに適用される。本実施の形態の制御装置は、２つのインジェクタのうち直噴インジェクタを主に用いるインジェクタとし、ポートインジェクタはある限られた条件において使用する。
【００１９】
図１は、本実施の形態の制御装置が適用されるエンジンの直噴インジェクタ２の構成を示す図である。直噴インジェクタ２は、図１に示すように、ノズルボディ６とニードル１０とを含んで構成されている。ノズルボディ６の内部には、図示しない燃料ポンプから燃料パイプを経て直噴インジェクタ２に供給された燃料が導かれている。ノズルボディ６の先端には燃料を噴射するための噴孔４が形成されている。
【００２０】
図１のＢに模式的に拡大して示すように、ノズルボディ６にはニードル１０が離座および着座可能な弁座１２が形成されている。ノズルボディ６の先端部の内壁とニードル１０の先端部との間には、袋状の小空間であるサック室（燃料溜り室）８が形成されている。ニードル１０が弁座１２から離座することでノズルボディ６の内部とサック室８とが連通し、ニードル１０が弁座１２に着座することでノズルボディ６の内部とサック室８との連通が絶たれるようになっている。噴孔４はサック室８を外部（燃焼室）に連通させるように形成されている。
【００２１】
また、図１のＡに模式的に拡大して示すように、ニードル１０の端部は可動コア１４に固定されている。可動コア１４は、スプリング１８によってニードル１０を弁座１２に着座させる方向に付勢されている。ニードル１０の軸方向には可動コア１４に対向する固定コア１６が配置されている。可動コア１４と固定コア１６との間には隙間が設けられている。この隙間の距離はニードル１０が弁座１２から離座するときの最大リフト量を示している。
【００２２】
以上述べた構成に加え、本実施の形態で用いられる直噴インジェクタ２には、可動コア１４と固定コア１６との距離に応じて出力信号が変わるセンサ２０が取り付けられている。本実施の形態の制御装置はセンサ２０の出力信号を取り込み、次に説明するように、エンジンの異常燃焼を判定するための情報として、また、異常燃焼に対応したエンジン制御を実行するための情報として利用する。
【００２３】
本実施の形態の制御装置は、エンジンの異常燃焼を検出する異常燃焼検出装置としての機能を有している。異常燃焼を検出した場合、本実施の形態の制御装置は、異常燃焼に対応したエンジン制御を実行する。そのエンジン制御の流れをフローチャートで示したものが図２である。図２に示すように、本実施の形態の制御装置は、最初のステップＳ１において、直噴インジェクタ２を用いた“異常燃焼判定”を行う。そして、次のステップＳ２で異常燃焼に対応した“燃料噴射量補正”を実行する。また、次のステップＳ３で異常燃焼に対応した“燃料圧力補正”を実行する。直噴インジェクタ２にガスの流入が認められる場合には、次のステップＳ４でさらに“燃料噴射回数補正”を実行する。また、直噴インジェクタ２にデポジットの噛み込みが認められる場合には、次のステップＳ５でさらに“インジェクタ切替”と“燃料圧力制御”とを実行する。
【００２４】
以下、本実施の形態の制御装置によるエンジン制御の内容について、前記のステップ毎に具体的に説明する。
【００２５】
Ｓ１：異常燃焼判定
図３は、本実施の形態の制御装置により実行される異常燃焼判定のルーチンを示すフローチャートである。本実施の形態の制御装置は、この異常燃焼判定ルーチンを気筒毎に実行する。異常燃焼判定ルーチンの最初のステップＳ１０１では、該当気筒が膨張行程（燃焼行程）にあるかどうか判定される。膨張行程になければ以降のステップはスキップされる。
【００２６】
該当気筒が膨張行程にある場合はステップＳ１０２の判定が行われる。ステップＳ１０２では、直噴インジェクタ２のニードル１０がリフトしたかどうか判定される。この判定にはセンサ２０の出力信号が用いられる。ニードル１０が弁座１２からリフトすると可動コア１４と固定コア１６との距離が変わることから、ニードル１０のリフトはセンサ２０の出力信号の変化として現れる。したがって、センサ２０の出力信号を観察することでニードル１０のリフトを検出することが可能であり、出力信号の変化量からニードル１０のリフト量を計測することができる。本実施の形態の制御装置は、センサ２０の出力信号をニードル１０のリフト量に関連付けるマップ（以下、センサ出力−リフト量マップ）を有している。ニードル１０のリフトが検出されなかった場合には以降のステップはスキップされる。
【００２７】
ニードル１０のリフトが検出された場合には、ステップＳ１０３の処理が行われる。ステップＳ１０３では、異常燃焼が発生したことを意味する異常燃焼フラグが立てられる。つまり、本実施の形態の制御装置は、直噴インジェクタ２が作動していない膨張行程においてニードル１０のリフトが検出されたことをもって、異常燃焼が発生したと判定する。
【００２８】
ニードル１０のリフトによって異常燃焼を検出することができる根拠は、異常燃焼の発生時には筒内圧が急増することにある。ニードル１０は、スプリング１８のバネ力と燃料圧力とによって弁座１２に押し付けられていると同時に、サック室８の側からは筒内圧によってリフト方向に押されている。筒内圧によるリフト方向の力がバネ力と燃料圧力とによる着座方向の力を上回ったとき、ニードル１０の弁座１２からのリフトが起きる。ただし、少なくとも通常燃焼（正常燃焼）の範囲ではそのようなことが起こらないよう、スプリング１８のバネ力の選定が行われている。ところが、異常燃焼が発生した場合には、筒内圧の急増に伴ってニードル１０に作用するリフト方向の力が着座方向の力に打ち勝ち、ニードル１０のリフトが生じる可能性がある。
【００２９】
図４は、異常燃焼の発生時における筒内圧力の変化と、それによって生じるニードル１０のリフト量の変化を示すクランク角度線図である。図４の下段（筒内圧−クランク角度線図）に示すように、異常燃焼と通常燃焼とでは筒内圧のピーク値に大きな差が生じる。その結果、異常燃焼の発生時にはニードル１０に作用するリフト方向の力が着座方向の力を瞬間的に上回り、図４の上段（リフト量−クランク角度線図）に示すように、瞬間的にニードル１０がリフトしてしまう事態が起こることになる。このときのニードル１０のリフトをセンサ２０によって検出することで、コストを掛けることなく異常燃焼の検出を行うことができる。
【００３０】
ところで、センサ２０の出力信号からは筒内圧力、詳しくは、異常燃焼による筒内圧力の最大値を計測することも可能である。ニードル１０のリフト量は、異常燃焼によって筒内圧が高くなるほど大きくなる。図５は、燃料圧力を一定とした場合の筒内圧力とセンサ２０の出力信号（電圧値）との関係を示す図である。図５からは、筒内圧力がある値を超えた時点からセンサ出力に変化が現れ、その後は、筒内圧力の上昇に比例してセンサ出力も大きくなることが確認できる。センサ出力に変化が現れたときの筒内圧力（図５では２０ＭＰａ）が、ニードル１０がリフトしたときの筒内圧力である、
【００３１】
図５に示すようなデータを予め実験によって取得しておくことで、センサ２０の出力信号から異常燃焼による筒内圧力の最大値を推定することができる。本実施の形態の制御装置は、燃料圧力をキーにしてセンサ２０の出力信号を筒内圧力に関連付けるマップ（以下、センサ出力−筒内圧マップ）を有している。
【００３２】
センサ出力−筒内圧マップは、ステップＳ１０２の判定結果の検証に用いることができる。センサ２０の出力信号にノイズが重畳した場合、そのノイズをニードル１０のリフトと誤判定してしまう可能性がある。センサ出力−筒内圧マップによってセンサ２０の出力信号を筒内圧に変換すれば、筒内圧によってニードル１０に作用するリフト方向の力と、そのときの燃料圧力とスプリング１８のバネ力とによってニードル１０に作用している着座方向の力とを数値で比較することができる。比較の結果、リフト方向の力のほうが小さければ、リフトを検知したセンサ２０の出力信号はノイズであり、ステップＳ１０２の判定結果は誤りであったことが分かる。このような検証のための処理を異常燃焼判定ルーチンに加えることで、異常燃焼の検出精度をより高めることができる。
【００３３】
Ｓ２：燃料噴射量補正
図６は、異常燃焼の発生時における筒内圧の挙動を示すサイクル線図である。図６に示すように、あるサイクル（図６では第２サイクル）において異常燃焼が発生すると、次々回サイクル（図６では第４サイクル）において異常燃焼が再び発生する。このように異常燃焼が繰り返し発生する原因としては、次のようなことが考えられる。
【００３４】
異常燃焼が発生すると、筒内圧の急増によって直噴インジェクタ２のニードル１０がリフトする。そのとき、リフトしたニードル１０と弁座１２との隙間を通り、サック室８からノズルボディ６の内部への燃料の逆流が起きる。その結果、サック室８内の燃料量は減少する。ところが、燃料噴射量はサック室８に燃料が充満していることを前提にして計算される。このため、次回サイクルの燃料噴射が通常通りに実行された場合には、サック室８内の燃料量の減少分だけ燃料噴射量が不足してしまう。燃料噴射量の不足は空燃比をリーン化させるだけでなく、次々回サイクルでの再度の異常燃焼の発生を助長することにもなる。これは、空燃比のリーン化に伴う燃焼悪化によって残留ガス中のＨＣが増加するためであると考えられる。
【００３５】
燃料噴射量補正は、上記のような事態を回避するための処理である。すなわち、異常燃焼が発生したサイクルの次回サイクルでの空燃比のリーン化を燃料噴射量の補正によって防ぎ、それによって異常燃焼が繰り返し発生する事態を回避することがこの処理を実行する目的である。
【００３６】
図７は、本実施の形態の制御装置により実行される燃料噴射量補正のルーチンを示すフローチャートである。本実施の形態の制御装置は、この燃料噴射量補正ルーチンを気筒毎に実行する。燃料噴射量補正ルーチンの最初のステップＳ２００は、異常燃焼発生フラグが立っているかどうかの確認である。異常燃焼発生フラグが立っていれば、燃料噴射量補正のためのステップＳ２０１，Ｓ２０２及びＳ２０３の処理が実行される。
【００３７】
ステップＳ２０１では、センサ出力−リフト量マップを用いてセンサ２０の出力信号からニードル１０のリフト量が算出される。
【００３８】
次のステップＳ２０２では、サック室８からノズルボディ６の内部へ逆流した燃料量が算出される。単位時間当たりの燃料の逆流量を積算したものが、ここで算出される逆流燃料量である。単位時間当たりの逆流量は、ニードル１０と弁座１２との隙間により形成される弁部の流路断面積と、筒内圧力と燃料圧力との差圧よって決まる。弁部の流路断面積は、ニードル１０の弁座１２からのリフト量によって決まる。また、筒内圧力と燃料圧力との差圧とニードル１０のリフト量との間には相関関係がある。したがって、単位時間当たりの逆流量はニードル１０のリフト量の関数として表すことができる。ステップＳ２０２では、その関数を用いてニードル１０のリフト量から逆流燃料量が算出される。
【００３９】
図８は、燃料圧力を一定としたときの筒内圧力と単位時間当たりの燃料の逆流量との関係を示す図である。図８からは、筒内圧力がある値を超えた時点から燃料の逆流が始まり、その後は、筒内圧力の上昇に比例して逆流量も大きくなることが確認できる。ここで、図９は、異常燃焼の発生時における筒内圧力の変化の一例を示すクランク角度線図である。筒内圧力が図９に示すように変化した場合、筒内圧力が上限値（ニードル１０のシールを保持できる限界値）を超えている区間において燃料の逆流が起きる。そのときの単位時間当たりの逆流量をニードル１０のリフト量から算出し、それを前記の区間にわたって積算していくことよって、逆流燃料量、すなわち、逆流した燃料の総量を算出することができる。図１０は、図９に示す例で生じる逆流燃料量（吹き戻し量）のクランク角度による変化を示す図である。
【００４０】
次のステップＳ２０３では、逆流燃料量から燃料噴射量の補正量が決定される。図１０に示す例では、最終的な逆流燃料量（吹き戻し量）がそのまま燃料噴射量の補正量として決定されている。決定された補正量は、次回サイクルの燃料噴射量に上乗せされる。これにより次回サイクルで燃料噴射量が不足することは無くなり、空燃比のリーン化とそれに伴う異常燃焼の繰り返しは回避される。
【００４１】
Ｓ３：燃料圧力補正
図６を用いて説明したように、エンジンの異常燃焼は繰り返し発生する傾向がある。その原因となる空燃比のリーン化を防止し、異常燃焼の再発生を回避するための処理が前述の燃料噴射量補正であった。一方、次に説明する燃料圧力補正は、異常燃焼が再び発生してしまった場合に、さらなる異常燃焼の繰り返しを防止するための処理である。
【００４２】
図１１は、本実施の形態の制御装置により実行される燃料圧力補正のルーチンを示すフローチャートである。本実施の形態の制御装置は、この燃料圧力補正ルーチンを気筒毎に実行する。燃料噴射量補正ルーチンの最初のステップＳ３００は、異常燃焼発生フラグが立っているかどうかの確認である。異常燃焼発生フラグが立っていれば、燃料圧力補正のためのステップＳ３０１，Ｓ３０２及びＳ３０３の処理が実行される。
【００４３】
ステップＳ３０１では、センサ出力−リフト量マップを用いてセンサ２０の出力信号からニードル１０のリフト量が算出される。
【００４４】
ニードル１０のリフトは、異常燃焼によって筒内圧力が急増した結果、ニードル１０に作用するリフト方向の力が着座方向の力を上回ることで発生する。異常燃焼の発生時にニードル１０に作用したリフト方向の力は、ステップＳ３０１で算出したリフト量から特定することができる。ニードル１０のリフト量と筒内圧とは相関しているからである。異常燃焼の発生時のリフト方向の力が特定できれば、それを上回るように着座方向の力を調整すればよい。ニードル１０に作用する着座方向の力は、燃料圧力による力とスプリング１８のバネ力との合力であることから、燃料圧力を補正することによって異常燃焼が再発生したときにニードル１０をリフトさせないようにすることができる。
【００４５】
次のステップＳ３０２では、ステップＳ３０１で算出したリフト量に基づいて、異常燃焼が再発生したときにニードル１０をリフトさせないための目標燃料圧力が算出される。そして、次のステップＳ３０３において、実際の燃料圧力が目標燃料圧力になるように燃料圧力の補正が行われる。なお、燃料圧力の補正は、直噴インジェクタ２に燃料を供給している燃料ポンプの回転数を調整することによって行うことができる。
【００４６】
以上のルーチンによる燃料圧力補正の実行結果を図１２に示す。図１２には、筒内圧力、目標燃料圧力及び空燃比の各挙動がサイクル線図で表されている。図１２からは、２番目のサイクルで異常燃焼が発生し、その後の５番目のサイクルと８番目のサイクルで再び異常燃焼が発生したことが読み取れる。最初の異常燃焼では空燃比のリーン側へのずれが起きている。しかし、その時点で目標燃料圧力が増大側に補正されることで、次の異常燃焼の発生時には空燃比のリーン側へのずれは起こっていない。燃料圧力の上昇によってニードル１０のシール保持力が高まり、筒内圧力の上昇に伴うニードル１０のリフトが防止されたことによる。その後、再び空燃比のリーン側へのずれが起きているが、その時点で目標燃料圧力はさらに増大側に再補正されている。これにより、筒内圧力の上昇に伴うニードル１０のリフトはより確実に防止されることになる。
【００４７】
Ｓ４：燃料噴射回数補正
前述のように、異常燃焼の発生時にサック室８からノズルボディ６の内部へ逆流した燃料量はニードル１０のリフト量から算出することができる。ただし、逆流できる燃料量には限度があり、サック室８の容積が逆流燃料量の最大値となる。このため、リフト量から算出された逆流燃料量がサック室８の容積を超えている場合には、サック室８内の全燃料が逆流しただけでなく、燃焼室内の既燃ガスもノズルボディ６の内部に流入したことが予想される。ノズルボディ６の内部にガスが入り込んでいる状態で次回サイクルの燃料噴射が通常通りに実行された場合、燃料噴射量の極度な不足を招いてしまう。燃料噴射量の不足による空燃比のリーン化は、以降のサイクルでの異常燃焼の発生を助長する。
【００４８】
燃料噴射回数補正は、上記のような事態を回避するための処理である。燃料噴射回数補正では、１サイクルでの燃料噴射回数が増やされる。増やされた分の燃料噴射は、ノズルボディ６の内部に流入したガスを排出するための予備的な燃料噴射である。この予備的な燃料噴射を正規の燃料噴射に先立って実行することで、ノズルボディ６の内部に流入したガスを排出しつつ、所望の量の燃料を噴射することが可能となる。
【００４９】
図１３は、本実施の形態の制御装置により実行される燃料噴射回数補正のルーチンを示すフローチャートである。本実施の形態の制御装置は、この燃料噴射回数補正ルーチンを気筒毎に実行する。燃料噴射回数補正ルーチンの最初のステップＳ４００は、異常燃焼発生フラグが立っているかどうかの確認である。異常燃焼発生フラグが立っていれば、燃料噴射量補正のためのステップＳ４０１及びＳ４０２の処理が実行される。
【００５０】
ステップＳ４０１では、ニードル１０のリフト量から算出された逆流燃料量がサック室８の容積を超えているかどうか判定される。逆流燃料量の算出値がサック室８の容積以下であるならば、燃料噴射回数の補正は行わない。しかし、逆流燃料量の算出値がサック室８の容積を超えるならば、ステップＳ４０２において燃料噴射回数が１回増やされる。そして、ノズルボディ６の内部に流入したガスを排出するための予備的な燃料噴射、すなわち、直噴インジェクタ２の空打ちが行われる。これにより次回サイクルで燃料噴射量が不足することは無くなり、空燃比のリーン化とそれに伴う異常燃焼の繰り返しは回避される。
【００５１】
Ｓ５：インジェクタ切替及び燃料圧力制御
異常燃焼の発生時、ニードル１０のリフトにより燃料の逆流が起きた場合、噴孔４の付近に付着していたデポジットが燃料とともにノズルボディ６の中に流れ込む可能性がある。そして、さらに、流れ込んだデポジットがニードル１０と弁座１２との間に噛み込まれてしまう可能性がある。仮にそのような事態が起きた場合には、ニードル１０を着座させることができず、隙間からの燃料の漏れを発生させてしまう。
【００５２】
インジェクタ切替と燃料圧力制御は、上記のような事態に対処するための処理である。各処理の内容は図１４を用いて説明することができる。図１４には、筒内圧力の挙動と合わせて、センサ出力と目標燃料圧力の設定と使用インジェクタの設定とがサイクル線図で表されている。
【００５３】
図１４からは、２番目のサイクルで異常燃焼が発生し、それに伴ってセンサ出力が増大したことが読み取れる。また、筒内圧力が低下したにもかかわらず、センサ出力は高いままになっていることが読み取れる。センサ出力が低下しないということは、ニードル１０がリフトしたままになっていることを意味する。その原因として考えられるのが、前述のデポジットの噛み込みである。この場合、本実施の形態の制御装置は、直噴インジェクタ２による燃料噴射を停止し、ポートインジェクタによる燃料噴射に切り替える。すなわち、インジェクタ切替を実行する。それと同時に、本実施の形態の制御装置は、燃料圧力制御として、直噴インジェクタ２が接続される高圧系の目標燃料圧力を最大圧力と最小圧力との間で１サイクル毎に交互に変化させる。
【００５４】
目標燃料圧力を最大圧力に変化させるのは、ニードル１０を強い力で弁座１２に押し付けてデポジットを噛み切るためである。一方、目標燃料圧力を最小圧力に変化させるのは、ニードル１０を大きくリフトさせてニードル１０と弁座１２の間からデポジットを外すためである。このように１サイクル毎にニードル１０を上げ下げすることで、間に挟まったデポジットを噛み切って外すことができる。また、その間はポートインジェクタによる燃料噴射に切り替えられるので、燃料圧力の変動によって空燃比が荒れることは防止される。
【００５５】
図１４に示す例では、７番目のサイクルの後にセンサ出力が低下している。これはニードル１０が正常に着座したこと、つまり、ニードル１０と弁座１２との間に噛み込まれていたデポジットが外れたことを意味する。この場合、本実施の形態の制御装置は、目標燃料圧力を最大圧力と最小圧力との間で変化させることを停止する。また、ポートインジェクタによる燃料噴射を停止し、再び、直噴インジェクタ２による燃料噴射に切り替える。
【００５６】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施の形態から種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態を次のように変形して実施してもよい。
【００５７】
上述の実施の形態で実行される各処理のうちＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５の処理は、必ずしも全ての処理が実行される必要はない。その中の１又は複数を選択的に異常燃焼判定（Ｓ１）と組み合わせて実行するのでもよい。例えば、
異常燃焼判定（Ｓ１）と燃料噴射量補正（Ｓ２）のみを実施する、
異常燃焼判定（Ｓ１）と燃料圧力補正（Ｓ３）のみを実施する、
異常燃焼判定（Ｓ１）と燃料噴射回数補正（Ｓ４）のみを実施する、
異常燃焼判定（Ｓ１）とインジェクタ切替及び燃料圧力制御（Ｓ５）のみを実施する、といった選択が可能である。勿論、より多くの処理を組み合わせて実行することもできる。
【００５８】
また、上述の実施の形態では、制御装置は、直噴インジェクタとポートインジェクタとを備えるエンジンを制御対象としている。しかし、Ｓ５のインジェクタ切替及び燃料圧力制御を実行しないのであれば、直噴インジェクタのみを有するエンジンを制御対象とすることもできる。
【符号の説明】
【００５９】
２  直噴インジェクタ
４  噴孔
６  ノズルボディ
８  サック室
１０  ニードル
１２  弁座
１４  可動コア
１６  固定コア
１８  スプリング
２０  センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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